JP2003131705A - サーボ制御方法 - Google Patents
サーボ制御方法Info
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- JP2003131705A JP2003131705A JP2001327857A JP2001327857A JP2003131705A JP 2003131705 A JP2003131705 A JP 2003131705A JP 2001327857 A JP2001327857 A JP 2001327857A JP 2001327857 A JP2001327857 A JP 2001327857A JP 2003131705 A JP2003131705 A JP 2003131705A
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- observer
- processing unit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置決め時に残留振動が発生すると、残留振
動がおさまるまで次の作業に移行できず、大きな問題に
なる。 【解決手段】 フィードフォワード制御部２にメカのモ
デルを有し、前記モデルが所望の動作を行うように制御
器を構成し、前記フィードフォワード制御部２の少なく
とも一つの状態量をフィードバック制御部１の指令とす
る２自由度制御方法において、前記フィードバック制御
部１にオブザーバ処理部１３を有し、前記フィードフォ
ワード制御部２にもオブザーバ処理部２７を有し、前記
フィードフォワード制御部２のオブザーバ処理部２７の
推定値と前記フィードバック制御部１のオブザーバ処理
部１３の推定値の偏差を求め、該偏差にゲイン１４を乗
じて前記フィードバック制御部１の状態量に加算するこ
とを特徴とする。
動がおさまるまで次の作業に移行できず、大きな問題に
なる。 【解決手段】 フィードフォワード制御部２にメカのモ
デルを有し、前記モデルが所望の動作を行うように制御
器を構成し、前記フィードフォワード制御部２の少なく
とも一つの状態量をフィードバック制御部１の指令とす
る２自由度制御方法において、前記フィードバック制御
部１にオブザーバ処理部１３を有し、前記フィードフォ
ワード制御部２にもオブザーバ処理部２７を有し、前記
フィードフォワード制御部２のオブザーバ処理部２７の
推定値と前記フィードバック制御部１のオブザーバ処理
部１３の推定値の偏差を求め、該偏差にゲイン１４を乗
じて前記フィードバック制御部１の状態量に加算するこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、工作機やロボッ
トアームなどの２自由度制御方法に関し、特にモデル化
誤差がある場合の振動抑制や、オブザーバによる速度推
定値フィードバック時の振動抑制を行うサーボ制御方法
に関するものである。また、オブザーバの推定値を使用
して、故障診断や異常検出を行い、繰り返し学習制御を
行うとともに、実機モデルの同定を行うサーボ制御方法
に関するものである。
トアームなどの２自由度制御方法に関し、特にモデル化
誤差がある場合の振動抑制や、オブザーバによる速度推
定値フィードバック時の振動抑制を行うサーボ制御方法
に関するものである。また、オブザーバの推定値を使用
して、故障診断や異常検出を行い、繰り返し学習制御を
行うとともに、実機モデルの同定を行うサーボ制御方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のサーボ制御方法において、指令応
答の改善のために、指令応答を司るフィードフォワード
制御器と外乱応答を司るフィードバック制御器を独立に
設計できる２自由度制御が用いられていた。その中で特
開平８−１６８２８０公報では、「電動機の速度制御装
置並びに速度及び位置制御装置」として以下のような方
法が記載されている。以下、簡単に図面を用いて説明す
る。特開平８−１６８２８０では、先ず、従来例とし
て、図１０に示す構成を挙げている。図１０において１
がフィードバック（以下ＦＢと記述）制御部であり、２
がフィードフォワード（以下ＦＦと記述）制御部であ
る。図に示される記号の意味を以下に示す。 Kp：フィードバック制御部の位置ループ比例ゲイン Kv：フィードバック制御部の速度ループ比例ゲイン Ki：フィードバック制御部の速度ループ積分ゲイン Kp2：フィードフォワード制御部の位置ループ比例ゲイ
ン Kv2：フィードフォワード制御部の速度ループ比例ゲイ
ン Jm2：フィードフォワード制御部のモデルのモータイナ
ーシャ Ｓ：ラプラス演算子 θref：位置指令値 θ：モータ位置 ｖ：モータ速度 ｕ：モータ操作量 θff：フィードフォワードモデルモータ位置 vff：フィードフォワードモデルモータ速度 uff：フィードフォワードモデルモータ操作量 ここで、３はモータ操作量どおりにモータを動作させる
為の指令を作成するトルク制御回路であり、４はモー
タ、５は制御対象を表わすものとする。６はモータの位
置と速度を検出する位置速度検出器である。この方法に
よれば指令応答と外乱応答を独立に設計できるという効
果がある。しかしながら、この構成では、制御対象が剛
体の時には問題ないが、ＸＹテーブルやロボットアーム
に使われるボールネジや減速器などのトルク伝達機構の
剛性が低い場合、目標値応答を上げる為にフィードフォ
ワード制御ゲインを上げたりすると、応答が振動的にな
ってしまうという課題があると記述されている。これに
対して、特開平８−１６８２８０公報では、図９に示す
構成を示している。図９において、各記号の意味は図１
０と同様である。その他の記号の意味を以下に示す。 Ks2：ねじれ角ＦＢゲイン Ksd2：ねじれ角速度ＦＢゲイン K2：ＦＦモデルバネ定数 JL2：ＦＦモデル負荷イナーシャ 図１０の構成に２４、２５，２６が追加された構成にな
っている。このようにメカのモデルとして、バネ要素Ｋ
２と負荷イナーシャＪＬ２を考慮した上でＦＦ制御器を
構成することで、トルク伝達機構の剛性が低い場合も、
オーバーシュートや振動が極めて少ない高応答な制御が
実現できると記述されている。
答の改善のために、指令応答を司るフィードフォワード
制御器と外乱応答を司るフィードバック制御器を独立に
設計できる２自由度制御が用いられていた。その中で特
開平８−１６８２８０公報では、「電動機の速度制御装
置並びに速度及び位置制御装置」として以下のような方
法が記載されている。以下、簡単に図面を用いて説明す
る。特開平８−１６８２８０では、先ず、従来例とし
て、図１０に示す構成を挙げている。図１０において１
がフィードバック（以下ＦＢと記述）制御部であり、２
がフィードフォワード（以下ＦＦと記述）制御部であ
る。図に示される記号の意味を以下に示す。 Kp：フィードバック制御部の位置ループ比例ゲイン Kv：フィードバック制御部の速度ループ比例ゲイン Ki：フィードバック制御部の速度ループ積分ゲイン Kp2：フィードフォワード制御部の位置ループ比例ゲイ
ン Kv2：フィードフォワード制御部の速度ループ比例ゲイ
ン Jm2：フィードフォワード制御部のモデルのモータイナ
ーシャ Ｓ：ラプラス演算子 θref：位置指令値 θ：モータ位置 ｖ：モータ速度 ｕ：モータ操作量 θff：フィードフォワードモデルモータ位置 vff：フィードフォワードモデルモータ速度 uff：フィードフォワードモデルモータ操作量 ここで、３はモータ操作量どおりにモータを動作させる
為の指令を作成するトルク制御回路であり、４はモー
タ、５は制御対象を表わすものとする。６はモータの位
置と速度を検出する位置速度検出器である。この方法に
よれば指令応答と外乱応答を独立に設計できるという効
果がある。しかしながら、この構成では、制御対象が剛
体の時には問題ないが、ＸＹテーブルやロボットアーム
に使われるボールネジや減速器などのトルク伝達機構の
剛性が低い場合、目標値応答を上げる為にフィードフォ
ワード制御ゲインを上げたりすると、応答が振動的にな
ってしまうという課題があると記述されている。これに
対して、特開平８−１６８２８０公報では、図９に示す
構成を示している。図９において、各記号の意味は図１
０と同様である。その他の記号の意味を以下に示す。 Ks2：ねじれ角ＦＢゲイン Ksd2：ねじれ角速度ＦＢゲイン K2：ＦＦモデルバネ定数 JL2：ＦＦモデル負荷イナーシャ 図１０の構成に２４、２５，２６が追加された構成にな
っている。このようにメカのモデルとして、バネ要素Ｋ
２と負荷イナーシャＪＬ２を考慮した上でＦＦ制御器を
構成することで、トルク伝達機構の剛性が低い場合も、
オーバーシュートや振動が極めて少ない高応答な制御が
実現できると記述されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の「電動機の速度制御装置並びに速度及び位置制御装
置」において、実際の制御対象と、ＦＦモデルに誤差が
ある場合は、残留振動が発生する。例として、モデルが
ずれた時のシミュレーション結果を図７に示す。図８
（ａ）は実機とモデルが一致している時、図８（ｂ）は
実際の負荷イナーシャがＦＦモデルの負荷イナーシャの
１．５倍の時である。本シミュレーション時の各パラメ
ータ値を以下に示す。 Kp：40（1/S）、Kv：375（1/S）、Ki：20（1/S） Jm：1.16e-4（kg・m^2）、JL：4.53e-4*1.5（kg・m^
2）、K：0.23（N・m/rad） Jm2：1.16e-4（kg・m^2）、JL2：4.53e-4（kg・m^2）、
K2：0.23（N・m/rad） 本来なら図８（ａ）のように応答させたいにもかかわら
ず、図８（ｂ）に示すように、残留振動が発生してい
る。このように、位置決め時に残留振動が発生すると、
残留振動がおさまるまで次の作業に移行できず、大きな
問題になる。したがって、この発明の目的は上記課題を
解決することができ、位置決め時に残留振動のないサー
ボ制御方法を提供することである。
来の「電動機の速度制御装置並びに速度及び位置制御装
置」において、実際の制御対象と、ＦＦモデルに誤差が
ある場合は、残留振動が発生する。例として、モデルが
ずれた時のシミュレーション結果を図７に示す。図８
（ａ）は実機とモデルが一致している時、図８（ｂ）は
実際の負荷イナーシャがＦＦモデルの負荷イナーシャの
１．５倍の時である。本シミュレーション時の各パラメ
ータ値を以下に示す。 Kp：40（1/S）、Kv：375（1/S）、Ki：20（1/S） Jm：1.16e-4（kg・m^2）、JL：4.53e-4*1.5（kg・m^
2）、K：0.23（N・m/rad） Jm2：1.16e-4（kg・m^2）、JL2：4.53e-4（kg・m^2）、
K2：0.23（N・m/rad） 本来なら図８（ａ）のように応答させたいにもかかわら
ず、図８（ｂ）に示すように、残留振動が発生してい
る。このように、位置決め時に残留振動が発生すると、
残留振動がおさまるまで次の作業に移行できず、大きな
問題になる。したがって、この発明の目的は上記課題を
解決することができ、位置決め時に残留振動のないサー
ボ制御方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のサーボ制
御方法は、フィードフォワード制御部にメカのモデルを
有し、該モデルが所望の動作を行うように制御器を構成
し、前記フィードフォワード制御部の少なくとも一つの
状態量をフィードバック制御部の指令とする２自由度制
御方法において、該フィードバック制御部にオブザーバ
処理部を有し、前記フィードフォワード制御部にもオブ
ザーバ処理部を有し、フィードフォワード制御部のオブ
ザーバの推定値とフィードバック制御部のオブザーバの
推定値の偏差を求め、該偏差にゲインを乗じて前記フィ
ードバック制御部の状態量に加算することを特徴とする
ものである。請求項２記載のサーボ制御方法は、前記フ
ィードフォワード制御部のオブザーバおよび前記フィー
ドバック制御部のオブザーバの推定値をフィルタ処理す
る事を特徴とするものである。請求項３記載のサーボ制
御方法は、前記フィードフォワード制御部のオブザーバ
の推定値と前記フィードバック制御部のオブザーバの推
定値の偏差をフィルタ処理して、ゲインを乗じて前記フ
ィードバック制御部の状態量に加算することを特徴とす
るものである。請求項４記載のサーボ制御方法は、フィ
ードフォワード制御部にメカのモデルを有し、該モデル
が所望の動作を行うように制御器を構成し、前記フィー
ドフォワード制御部の少なくとも一つの状態量をフィー
ドバック制御部の指令とする２自由度制御方法におい
て、該フィードバック制御部にオブザーバ処理部を有
し、前記フィードフォワード制御部にもオブザーバ処理
部を有し、前記フィードフォワード制御部のオブザーバ
の推定値と前記フィードバック制御部のオブザーバの推
定値の偏差を求め、該偏差を監視することで、メカの状
態を診断することを特徴とするものである。請求項５記
載のサーボ制御方法は、フィードフォワード制御部にメ
カのモデルを有し、該モデルが所望の動作を行うように
制御器を構成し、前記フィードフォワード制御部の少な
くとも一つの状態量をフィードバック制御部の指令とす
る２自由度制御方法において、該フィードバック制御部
にオブザーバ処理部を有し、フィードフォワード制御部
にもオブザーバ処理部を有し、フィードフォワード制御
部のオブザーバの推定値とフィードバック制御部のオブ
ザーバの推定値の偏差を求め、該偏差が小さくなるよう
に繰り返し学習制御を行うことを特徴とするものであ
る。請求項６記載のサーボ制御方法は、フィードフォワ
ード処理部にメカのモデルを有し、該モデルが所望の動
作を行うように制御器を構成し、前記フィードフォワー
ド制御部の少なくとも一つの状態量をフィードバック制
御部の指令とする２自由度制御方法において、該フィー
ドバック制御部にオブザーバ処理部を有し、前記フィー
ドフォワード制御部にもオブザーバ処理部を有し、前記
フィードフォワード制御部のオブザーバの推定値と前記
フィードバック制御部のオブザーバの推定値の偏差を求
め、該偏差の大きさを監視しながら、前記メカのモデル
のパラメータを同定することを特徴とするものである。
御方法は、フィードフォワード制御部にメカのモデルを
有し、該モデルが所望の動作を行うように制御器を構成
し、前記フィードフォワード制御部の少なくとも一つの
状態量をフィードバック制御部の指令とする２自由度制
御方法において、該フィードバック制御部にオブザーバ
処理部を有し、前記フィードフォワード制御部にもオブ
ザーバ処理部を有し、フィードフォワード制御部のオブ
ザーバの推定値とフィードバック制御部のオブザーバの
推定値の偏差を求め、該偏差にゲインを乗じて前記フィ
ードバック制御部の状態量に加算することを特徴とする
ものである。請求項２記載のサーボ制御方法は、前記フ
ィードフォワード制御部のオブザーバおよび前記フィー
ドバック制御部のオブザーバの推定値をフィルタ処理す
る事を特徴とするものである。請求項３記載のサーボ制
御方法は、前記フィードフォワード制御部のオブザーバ
の推定値と前記フィードバック制御部のオブザーバの推
定値の偏差をフィルタ処理して、ゲインを乗じて前記フ
ィードバック制御部の状態量に加算することを特徴とす
るものである。請求項４記載のサーボ制御方法は、フィ
ードフォワード制御部にメカのモデルを有し、該モデル
が所望の動作を行うように制御器を構成し、前記フィー
ドフォワード制御部の少なくとも一つの状態量をフィー
ドバック制御部の指令とする２自由度制御方法におい
て、該フィードバック制御部にオブザーバ処理部を有
し、前記フィードフォワード制御部にもオブザーバ処理
部を有し、前記フィードフォワード制御部のオブザーバ
の推定値と前記フィードバック制御部のオブザーバの推
定値の偏差を求め、該偏差を監視することで、メカの状
態を診断することを特徴とするものである。請求項５記
載のサーボ制御方法は、フィードフォワード制御部にメ
カのモデルを有し、該モデルが所望の動作を行うように
制御器を構成し、前記フィードフォワード制御部の少な
くとも一つの状態量をフィードバック制御部の指令とす
る２自由度制御方法において、該フィードバック制御部
にオブザーバ処理部を有し、フィードフォワード制御部
にもオブザーバ処理部を有し、フィードフォワード制御
部のオブザーバの推定値とフィードバック制御部のオブ
ザーバの推定値の偏差を求め、該偏差が小さくなるよう
に繰り返し学習制御を行うことを特徴とするものであ
る。請求項６記載のサーボ制御方法は、フィードフォワ
ード処理部にメカのモデルを有し、該モデルが所望の動
作を行うように制御器を構成し、前記フィードフォワー
ド制御部の少なくとも一つの状態量をフィードバック制
御部の指令とする２自由度制御方法において、該フィー
ドバック制御部にオブザーバ処理部を有し、前記フィー
ドフォワード制御部にもオブザーバ処理部を有し、前記
フィードフォワード制御部のオブザーバの推定値と前記
フィードバック制御部のオブザーバの推定値の偏差を求
め、該偏差の大きさを監視しながら、前記メカのモデル
のパラメータを同定することを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について、
図に基づいて説明する。 実施例１：図１は本発明の第1の実施の形態の構成を示
す図であり、図1において、各記号の意味は図９と図１
０で説明したものと同じである。図１において新しく追
加された部分は、１３に示すオブザーバ、１４に示すＦ
ＢゲインＧ、２７に示すＦＦ部に構成されたオブザーバ
の３つである。２７のオブザーバで推定された状態量
と、１３のオブザーバで推定された状態量の差に１４に
示すゲインＧを乗じてＦＢ制御器にフィードバックする
構成をとる。次に、１３と２７に示すオブザーバの構成
例を以下に示す。式（１）が連続系での実機モデル式
で、式（２）が式（１）を離散化しオブザーバの形にし
たものである。実際には式（２）を使用し、ｋ番目の値
を使用してｋ＋１番目の各変数を逐次計算することにな
る。
図に基づいて説明する。 実施例１：図１は本発明の第1の実施の形態の構成を示
す図であり、図1において、各記号の意味は図９と図１
０で説明したものと同じである。図１において新しく追
加された部分は、１３に示すオブザーバ、１４に示すＦ
ＢゲインＧ、２７に示すＦＦ部に構成されたオブザーバ
の３つである。２７のオブザーバで推定された状態量
と、１３のオブザーバで推定された状態量の差に１４に
示すゲインＧを乗じてＦＢ制御器にフィードバックする
構成をとる。次に、１３と２７に示すオブザーバの構成
例を以下に示す。式（１）が連続系での実機モデル式
で、式（２）が式（１）を離散化しオブザーバの形にし
たものである。実際には式（２）を使用し、ｋ番目の値
を使用してｋ＋１番目の各変数を逐次計算することにな
る。
【０００６】
【数１】
【０００７】本方式を用いたシミュレーション結果を図
７に示す。各パラメータの値は図８のシミュレーション
で示した値と同じである。図８（ｂ）に対して残留振動
が速やかに減衰している様子が分かる。以上のように実
施例１の方法によれば、ＦＦモデルと実機の間にモデル
化誤差があった場合も、振動を抑制することが可能にな
るという効果がある。ここでは、オブザーバとして剛体
外乱オブザーバを紹介したが、この他の構成のオブザー
バでも当然、同様の結果が得られる。また、本実施例で
は実機モデルとして２慣性系のモデルを用いているが、
実機に合わせて、どのようなモデルを構成しても、本実
施例と同様の効果が得られる。
７に示す。各パラメータの値は図８のシミュレーション
で示した値と同じである。図８（ｂ）に対して残留振動
が速やかに減衰している様子が分かる。以上のように実
施例１の方法によれば、ＦＦモデルと実機の間にモデル
化誤差があった場合も、振動を抑制することが可能にな
るという効果がある。ここでは、オブザーバとして剛体
外乱オブザーバを紹介したが、この他の構成のオブザー
バでも当然、同様の結果が得られる。また、本実施例で
は実機モデルとして２慣性系のモデルを用いているが、
実機に合わせて、どのようなモデルを構成しても、本実
施例と同様の効果が得られる。
【０００８】実施例２：ここでは、請求項１記載のサー
ボ制御方法の二つ目の実施例について図２を用いて説明
する。制御演算遅れが原因でフィードバックゲインが上
げられない問題に対して、オブザーバを構成しオブザー
バの速度推定値をフィードバックすることで、演算遅れ
を補償する方法が一般的に知られている。この場合も、
図２に示すようにＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバを設
け、ＦＦ部の
ボ制御方法の二つ目の実施例について図２を用いて説明
する。制御演算遅れが原因でフィードバックゲインが上
げられない問題に対して、オブザーバを構成しオブザー
バの速度推定値をフィードバックすることで、演算遅れ
を補償する方法が一般的に知られている。この場合も、
図２に示すようにＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバを設
け、ＦＦ部の
【０００９】
【数２】
【００１０】とＦＢ部の
【００１１】
【数３】
【００１２】を使用することにより、振動を誘発せずに
演算遅れを改善できるという効果が得られる。
演算遅れを改善できるという効果が得られる。
【００１３】実施例３：ここでは、請求項２および請求
項３記載のサーボ制御方法について説明する。構成は図
３に示す。図３中１５はフィルタを表わす。フィルタと
しては、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンド
パスフィルタ、ノッチフィルタ等どれを用いてもよい。
いま、モータにある周期外乱が作用する場合を考える。
この場合、振動を抑制する為に、通常、外乱推定オブザ
ーバを使用し、
項３記載のサーボ制御方法について説明する。構成は図
３に示す。図３中１５はフィルタを表わす。フィルタと
しては、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンド
パスフィルタ、ノッチフィルタ等どれを用いてもよい。
いま、モータにある周期外乱が作用する場合を考える。
この場合、振動を抑制する為に、通常、外乱推定オブザ
ーバを使用し、
【００１４】
【数４】
【００１５】を、フィルタ処理後ゲインを乗じてＦＢす
る方法が知られている。しかしながら、オブザーバを剛
体系で構成している場合、バネ要素を有するメカの場合
に、周期外乱以外に、自分自身のねじれトルクまでも
が、外乱として推定されてしまい（式（４））、これを
ＦＢすると、加速あるいは減速時にかえって振動が発生
したり、軌跡が悪化したりすることがある。この問題を
解決する為に、本方式では、ＦＦ部にもオブザーバを有
し、ＦＦ部の
る方法が知られている。しかしながら、オブザーバを剛
体系で構成している場合、バネ要素を有するメカの場合
に、周期外乱以外に、自分自身のねじれトルクまでも
が、外乱として推定されてしまい（式（４））、これを
ＦＢすると、加速あるいは減速時にかえって振動が発生
したり、軌跡が悪化したりすることがある。この問題を
解決する為に、本方式では、ＦＦ部にもオブザーバを有
し、ＦＦ部の
【００１６】
【数５】
【００１７】からＦＢ部の
【００１８】
【数６】
【００１９】を差し引くことで、ねじれトルクの推定値
分はキャンセルされ、式（５）に示すように、本当にＦ
Ｂしたい周期外乱のみが抽出できる。
分はキャンセルされ、式（５）に示すように、本当にＦ
Ｂしたい周期外乱のみが抽出できる。
【００２０】
【数７】
【００２１】以上、実施例３によれば、外乱推定値から
真の外乱のみを抽出することが可能になり、それをフィ
ルタ処理した後にＦＢすれば、良好な制御特性を有する
ことが可能になる。
真の外乱のみを抽出することが可能になり、それをフィ
ルタ処理した後にＦＢすれば、良好な制御特性を有する
ことが可能になる。
【００２２】実施例４：ここでは、請求項４記載のサー
ボ制御方法について図４を用いて説明する。制御するメ
カが故障、破損したり、他の機器等と衝突した際は、Ｆ
Ｂ部のオブザーバの外乱推定値を監視することで検出可
能である。本方式ではＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバ
を構成し、外乱推定値の偏差を監視するので、実施例２
で説明したように、ねじれトルクが存在する場合でも、
真の外乱のみを抽出することができ、結果として精度良
く、診断できる。図４中７は異常監視部で、式（６）の
判定を行うものとする。
ボ制御方法について図４を用いて説明する。制御するメ
カが故障、破損したり、他の機器等と衝突した際は、Ｆ
Ｂ部のオブザーバの外乱推定値を監視することで検出可
能である。本方式ではＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバ
を構成し、外乱推定値の偏差を監視するので、実施例２
で説明したように、ねじれトルクが存在する場合でも、
真の外乱のみを抽出することができ、結果として精度良
く、診断できる。図４中７は異常監視部で、式（６）の
判定を行うものとする。
【００２３】
【数８】
【００２４】式（６）の条件式を満たした場合は、異常
と判断するようにｌｉｍｉｔの大きさを設定しておけば
よい。
と判断するようにｌｉｍｉｔの大きさを設定しておけば
よい。
【００２５】実施例５：ここでは、請求項５記載のサー
ボ制御方法について図５を用いて説明する。周期振動な
どの場合、繰り返し学習制御が効果的に用いられること
がある。ここでも、図５に示す構成で、ＦＦ部とＦＢ部
のオブザーバの外乱推定値の差を求め、それにゲインＧ
を乗じて次回試行時のトルク指令値に加えて、動作させ
るといったことを繰り返し行うことで、周期振動をなく
すことが可能になる。ここでも、ＦＦ部とＦＢ部両方に
オブザーバを構成し、外乱推定値の偏差を用いるので、
ねじれトルクが存在する場合でも、真の外乱のみを抽出
することができるため、結果として精度良く学習できる
という効果がある。
ボ制御方法について図５を用いて説明する。周期振動な
どの場合、繰り返し学習制御が効果的に用いられること
がある。ここでも、図５に示す構成で、ＦＦ部とＦＢ部
のオブザーバの外乱推定値の差を求め、それにゲインＧ
を乗じて次回試行時のトルク指令値に加えて、動作させ
るといったことを繰り返し行うことで、周期振動をなく
すことが可能になる。ここでも、ＦＦ部とＦＢ部両方に
オブザーバを構成し、外乱推定値の偏差を用いるので、
ねじれトルクが存在する場合でも、真の外乱のみを抽出
することができるため、結果として精度良く学習できる
という効果がある。
【００２６】実施例６：ここでは、請求項６記載のサー
ボ制御方法について図６を用いて説明する。図６中８は
オブザーバの偏差を入力とするパラメータ同定部であ
る。ここでも、ＦＦ部とＦＢ部にそれぞれオブザーバを
構成する。その二つの偏差を評価基準として、その値
が、小さくなるように、パラメータを決定もしくは修正
する。誤差がある場合は、偏差が大きくなり、モデルが
一致した時に偏差は小さくなる。オブザーバ推定値とし
ては、負荷位置推定値、負荷速度推定値、外乱推定値、
ねじれ角推定値、ねじれ角速度推定値など、どの推定値
を使用しても良い。また、波形を確認しながら、人がパ
ラメータを調整する際も、推定値どうしを比較すること
により、調整がし易くなるという効果がある。
ボ制御方法について図６を用いて説明する。図６中８は
オブザーバの偏差を入力とするパラメータ同定部であ
る。ここでも、ＦＦ部とＦＢ部にそれぞれオブザーバを
構成する。その二つの偏差を評価基準として、その値
が、小さくなるように、パラメータを決定もしくは修正
する。誤差がある場合は、偏差が大きくなり、モデルが
一致した時に偏差は小さくなる。オブザーバ推定値とし
ては、負荷位置推定値、負荷速度推定値、外乱推定値、
ねじれ角推定値、ねじれ角速度推定値など、どの推定値
を使用しても良い。また、波形を確認しながら、人がパ
ラメータを調整する際も、推定値どうしを比較すること
により、調整がし易くなるという効果がある。
【００２７】
【発明の効果】請求項１記載のサーボ制御方法によれ
ば、ＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバを設け、ＦＦ部の
オブザーバ推定値と、ＦＢ部のオブザーバの推定値の偏
差を求める為、モデルの誤差分のみを抽出でき、その値
にゲインを乗じてＦＢすることで、モデル化誤差がある
場合も残留振動を抑制することが可能である。請求項２
記載のサーボ制御方法によれば、ＦＦ部とＦＢ部両方に
オブザーバを設け、ＦＦ部のオブザーバ推定値と、ＦＢ
部のオブザーバの推定値の偏差を求める為、モデルの誤
差分のみを抽出できるとともに、オブザーバ推定値から
特別な周波数成分のみを抽出したり、位相を調整できる
為、高精度に制御することができる。請求項３記載のサ
ーボ制御方法によれば、ＦＦ部とＦＢ部両方にオブザー
バを設け、ＦＦ部のオブザーバ推定値と、ＦＢ部のオブ
ザーバの推定値の偏差を求める為、モデルの誤差分のみ
を抽出できるとともに、オブザーバ推定値から特別な周
波数成分のみを抽出したり、位相を調整できる為、高精
度に制御することができる。請求項４記載のサーボ制御
方法によれば、ＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバを設
け、ＦＦ部のオブザーバ推定値と、ＦＢ部のオブザーバ
の推定値の偏差を求める為、モデルの誤差分および真の
外乱のみを抽出できるので、精度良く異状診断を行うこ
とができる。請求項５記載のサーボ制御方法によれば、
ＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバを設け、ＦＦ部のオブ
ザーバ推定値と、ＦＢ部のオブザーバの推定値の偏差を
求める為、モデルの誤差分および真の外乱のみを抽出で
きるため、精度良く学習することができる。請求項６記
載のサーボ制御方法によれば、ＦＦ部とＦＢ部両方にオ
ブザーバを設け、ＦＦ部のオブザーバ推定値と、ＦＢ部
のオブザーバの推定値の偏差を求める為、モデルの誤差
分のみを抽出できるため、精度良くモデルを同定するこ
とができる。
ば、ＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバを設け、ＦＦ部の
オブザーバ推定値と、ＦＢ部のオブザーバの推定値の偏
差を求める為、モデルの誤差分のみを抽出でき、その値
にゲインを乗じてＦＢすることで、モデル化誤差がある
場合も残留振動を抑制することが可能である。請求項２
記載のサーボ制御方法によれば、ＦＦ部とＦＢ部両方に
オブザーバを設け、ＦＦ部のオブザーバ推定値と、ＦＢ
部のオブザーバの推定値の偏差を求める為、モデルの誤
差分のみを抽出できるとともに、オブザーバ推定値から
特別な周波数成分のみを抽出したり、位相を調整できる
為、高精度に制御することができる。請求項３記載のサ
ーボ制御方法によれば、ＦＦ部とＦＢ部両方にオブザー
バを設け、ＦＦ部のオブザーバ推定値と、ＦＢ部のオブ
ザーバの推定値の偏差を求める為、モデルの誤差分のみ
を抽出できるとともに、オブザーバ推定値から特別な周
波数成分のみを抽出したり、位相を調整できる為、高精
度に制御することができる。請求項４記載のサーボ制御
方法によれば、ＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバを設
け、ＦＦ部のオブザーバ推定値と、ＦＢ部のオブザーバ
の推定値の偏差を求める為、モデルの誤差分および真の
外乱のみを抽出できるので、精度良く異状診断を行うこ
とができる。請求項５記載のサーボ制御方法によれば、
ＦＦ部とＦＢ部両方にオブザーバを設け、ＦＦ部のオブ
ザーバ推定値と、ＦＢ部のオブザーバの推定値の偏差を
求める為、モデルの誤差分および真の外乱のみを抽出で
きるため、精度良く学習することができる。請求項６記
載のサーボ制御方法によれば、ＦＦ部とＦＢ部両方にオ
ブザーバを設け、ＦＦ部のオブザーバ推定値と、ＦＢ部
のオブザーバの推定値の偏差を求める為、モデルの誤差
分のみを抽出できるため、精度良くモデルを同定するこ
とができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図３】本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図４】本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図５】本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図６】本発明の第６の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図
ク図
【図７】本発明の方法のシミュレーション結果（モデル
が一致していない場合）
が一致していない場合）
【図８】（ａ）従来の方法のシミュレーション結果（モ
デルが一致している場合）、（ｂ）従来の方法のシミュ
レーション結果（モデルが一致していない場合）
デルが一致している場合）、（ｂ）従来の方法のシミュ
レーション結果（モデルが一致していない場合）
【図９】従来の方法の構成を示すブロック図
【図１０】従来の方法における従来構成を示すブロック
図
図
１ フィードバック制御部
２ フィードフォワード制御部
３ トルク制御回路
４ モータ
５ 制御対象
６ 位置速度検出器
７ 異常監視部
８ パラメータ同定部
１１ 位置ループ処理
１２ 速度ループ処理
１３ ＦＢ（フィードバック）部オブザーバ処理部
１４ ゲイン
１５ フィルタ
１６ むだ時間
２１ ＦＦ（フィードフォワード）位置ループ処理
２２ ＦＦ速度ループ処理
２３ ＦＦモータモデル
２４ ＦＦモデルバネ定数
２５ ＦＦモデルイナーシャ部
２６ ＦＦねじれ角フィードバック部
２７ ＦＦ部オブザーバ処理部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｋ
Ｘ
Ｆターム(参考） 5H004 GA08 GA14 GA28 HA07 HB07
HB08 JB22 KA41 KB13 KB32
KB39 KC28 KC34 KC43 KC45
KD62 LA02 LA13
5H550 AA18 BB05 GG01 GG03 GG10
JJ04 JJ24 JJ25 JJ26 LL01
Claims (6)
- 【請求項１】 フィードフォワード制御部２にメカのモ
デルを有し、前記モデルが所望の動作を行うように制御
器を構成し、前記フィードフォワード制御部２の少なく
とも一つの状態量をフィードバック制御部１の指令とす
る２自由度制御方法において、 前記フィードバック制御部１にオブザーバ処理部１３を
有し、前記フィードフォワード制御部２にもオブザーバ
処理部２７を有し、前記フィードフォワード制御部２の
オブザーバ処理部２７の推定値と前記フィードバック制
御部１のオブザーバ処理部１３の推定値の偏差を求め、
該偏差にゲイン１４を乗じて前記フィードバック制御部
１の状態量に加算することを特徴とするサーボ制御方
法。 - 【請求項２】 前記フィードフォワード制御部２のオブ
ザーバ処理部２７および前記フィードバック制御部１の
オブザーバ処理部１３の推定値をフィルタ処理すること
を特徴とする請求項１記載のサーボ制御方法。 - 【請求項３】 前記フィードフォワード制御部２のオブ
ザーバ処理部２７の推定値と前記フィードバック制御部
１のオブザーバ処理部１３の推定値の偏差を前記フィル
タ１５に入力して、前記ゲイン１４を乗じて前記フィー
ドバック制御部１の状態量に加算することを特徴とする
請求項１または２記載のサーボ制御方法。 - 【請求項４】 フィードフォワード制御部２にメカのモ
デルを有し、該モデルが所望の動作を行うように制御器
を構成し、前記フィードフォワード制御部２の少なくと
も一つの状態量を前記フィードバック制御部１の指令と
する２自由度制御方法において、 該フィードバック制御部１にオブザーバ処理部１３を有
し、前記フィードフォワード制御部２にもオブザーバ処
理部２７を有し、前記フィードフォワード制御部２のオ
ブザーバ処理部２７の推定値と前記フィードバック制御
部１のオブザーバ処理部１３の推定値の偏差を求め、該
偏差を監視することで、前記メカの状態を診断すること
を特徴とするサーボ制御方法。 - 【請求項５】 フィードフォワード制御部２にメカのモ
デルを有し、該モデルが所望の動作を行うように制御器
を構成し、前記フィードフォワード制御部２の少なくと
も一つの状態量をフィードバック制御部１の指令とする
２自由度制御方法において、 フィードバック制御部１にオブザーバ処理部１３を有
し、フィードフォワード制御部２にもオブザーバ処理部
２７を有し、前記フィードフォワード制御部２のオブザ
ーバ処理部２７の推定値と前記フィードバック制御部１
のオブザーバ処理部１３の推定値の偏差を求め、前記偏
差が小さくなるように繰り返し学習制御を行うことを特
徴とするサーボ制御方法。 - 【請求項６】 フィードフォワード制御部２にメカのモ
デルを有し、該モデルが所望の動作を行うように制御器
を構成し、前記フィードフォワード制御部２の少なくと
も一つの状態量をフィードバック制御部１の指令とする
２自由度制御方法において、 前記フィードバック制御部１にオブザーバ処理部１３を
有し、前記フィードフォワード制御部２にもオブザーバ
処理部２７を有し、前記フィードフォワード制御部２の
オブザーバ処理部２７の推定値と前記フィードバック制
御部１のオブザーバ処理部１３の推定値の偏差を求め、
前記偏差の大きさを監視しながら、前記メカのモデルの
パラメータを同定することを特徴とするサーボ制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327857A JP3871030B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | サーボ制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327857A JP3871030B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | サーボ制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003131705A true JP2003131705A (ja) | 2003-05-09 |
| JP3871030B2 JP3871030B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=19144016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001327857A Expired - Fee Related JP3871030B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | サーボ制御方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3871030B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010049599A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 工作機械 |
| US7719221B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-05-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Servo control apparatus |
| JP2016105686A (ja) * | 2014-11-21 | 2016-06-09 | キヤノン株式会社 | モータ駆動装置の制御装置、複軸モータ駆動装置の制御装置、及びモータ駆動装置の制御方法 |
| CN106406813A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 宁波菲仕电机技术有限公司 | 一种通用伺服控制算术逻辑单元 |
| CN110323983A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-11 | 广东工业大学 | 一种永磁同步电机的电流解耦方法、装置、设备及介质 |
-
2001
- 2001-10-25 JP JP2001327857A patent/JP3871030B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2020078247A (ja) * | 2014-11-21 | 2020-05-21 | キヤノン株式会社 | 駆動装置、アクチュエータユニット、ロボット装置、駆動装置の制御方法、アクチュエータユニットの制御方法、ロボット装置の制御方法 |
| US11148282B2 (en) | 2014-11-21 | 2021-10-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device for motor drive device, control device for multi-axial motor, and control method for motor drive device |
| CN106406813A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 宁波菲仕电机技术有限公司 | 一种通用伺服控制算术逻辑单元 |
| CN110323983A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-11 | 广东工业大学 | 一种永磁同步电机的电流解耦方法、装置、设备及介质 |
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